第4-5章--局域、远程通信.ppt

第四 五章局域 远程通信 一 信息 数据与信号 通信的目的是交换信息 信息的载体可以是数字 文字 语音 图形或图像 计算机产生的信息一般是字母 数字 语音 图形或图像的组合 为了传送这些信息 首先要将字母 数字 语音 图形或图像用二进制代码的数据来表示 为了传输二进制代码的数据 必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母 数字 符号的二进制代码0 1比特序列的模拟信号或数字信号的过程 数据 data 运送信息的载体 静态 信号 signal 数据在传输过程中电信号的表示形式 动态 模拟信号 analogous 信号电平是连续变化的 数字信号 digital 用两种不同的电平去表示0 1比特序列的电压脉冲信号 取值是离散数值 模拟信号与数字信号波形 二 局域通信 用电流发送位串 波特率 传输硬件的工作速率 即每秒钟硬件产生的电信号变化 或 改变输出状态 的次数 比特 信息量的单位 bit 比特率 衡量通信系统数据传输速率的指标 即 每秒钟传送的二进制数据的位数 单位 比特 秒 b s 三 数据通信方式 串行通信 并行通信单工通信 半双工或全双工通信同步通信 异步通信 串行通信与并行通信 单工通信 半双工或全双工通信 单向通信 单工通信 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互 双向交替通信 半双工通信 通信的双方都可以发送信息 但不能双方同时发送 当然也就不能同时接收 双向同时通信 全双工通信 通信的双方可以同时发送和接收信息 同步通信 异步通信 数据通信可分为同步通信和异步通信两大类 同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致 发送端发送连续的比特流 异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步 发送端发送完一个字节后 可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节 异步通信的通信开销较大 但接收端可使用廉价的 具有一般精度的时钟来进行数据通信 四 实际硬件的限制 1 任何一种硬件设备不可能瞬间将一个电压转换为另一个电压 2 没有一种导线能完美地传导电流 电流在导线上传输时信号能量会减弱 1 硬件带宽与位串传输 带宽 硬件所能发出的最快的连续振荡信号 极限带宽 传输硬件系统的信号变化 改变 的最大速率 带宽与宽带 带宽 计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率 即每秒多少比特 描述带宽也常常把 比特 秒 省略 例如 带宽是10M 实际上是10Mb s 这里的M是106 什么是宽带 宽带线路 可通过较高数据率的线路 宽带是相对的概念 并没有绝对的标准 在目前 对于用户接入到因特网的用户线来说 每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率 对宽带传输的错误概念 有些人愿意用 汽车在公路上跑 来比喻 比特在网络上传输 认为宽带传输的好处就是传输更快 好比汽车在高速公路上可以跑得更快一样 对于这种比喻一定要谨慎对待 常见的错误是混淆了两种速率 在网络中有两种不同的速率 信号 即电磁波 在传输媒体上的传播速率 米 秒 或公里 秒 计算机向网络发送比特的速率 比特 秒 这两种速率的意义和单位完全不同 宽带传输 计算机向网络发送比特的速率较高 A B A B 宽带线路 窄带线路 在宽带线路上比特传播得快 在窄带线路上比特传播得慢 错误的概念 A B A B 宽带线路 窄带线路 宽带线路 每秒有更多比特从计算机注入到线路 宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的 正确的概念 比喻 汽车运货 宽带和窄带线路 车速一样宽带线路 车距缩短 另一种错误概念 宽带 相当于 多车道 多车道公路是并行传输 100101110100100111010001011010 通信线路上通常都是串行传输 2 数字信号通过实际的信道 失真不严重失真严重 实际的信道 带宽受限 有噪声 干扰和失真 输入信号波形 输出信号波形 失真不严重 数据经过模拟传输系统后会出现差错 五 远程通信 非连续的方波电信号损耗较大 传输距离较短 连续振荡信号比其他信号传播得更远 由以上两点引申出一个问题 如何用连续的载波信号携带二进制数据 六 调制与解调 调制 把数字信号转换为模拟信号的过程 解调 把模拟信号转换为数字信号的过程 基带信号就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示 然后送到线路上去传输 宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号 基带 baseband 信号和宽带 broadband 信号 调制解调器的作用 调制解调器 modem 包括 调制器 MOdulator 把要发送的数字信号转换为频率范围在300 3400Hz之间的模拟信号 以便在电话用户线上传送 解调器 DEModulator 把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号 本书中的调制解调器是指使用在标准的二线模拟话路 3 1kHz的标准话路带宽 上的调制解调器 调制解调器的作用 续 调制器的主要作用就是个波形变换器 它把基带数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波形解调器的作用就是个波形识别器 它将经过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号 若识别不正确 则产生误码 在调制解调器中还要有差错检测和纠正的设施 几种最基本的调制方法 调制就是进行波形变换 频谱变换 最基本的二元制调制方法有以下几种 调幅 AM 载波的振幅随基带数字信号而变化 调频 FM 载波的频率随基带数字信号而变化 调相 PM 载波的初始相位随基带数字信号而变化 对基带数字信号的几种调制方法 七 波特率与比特率的关系 波特 Baud 和比特 bit 是两个不同的概念 波特是码元传输的速率单位 每秒传多少个码元 码元传输速率也称为调制速率 波形速率或符号速率 比特是信息量的单位 信息的传输速率 比特 秒 与码元的传输速率 波特 在数量上却有一定的关系 若1个码元只携带1bit的信息量 则 比特 秒 和 波特 在数值上相等 若1个码元携带nbit的信息量 则MBaud的码元传输速率所对应的信息传输速率为M nb s 八 信道复用技术 复用技术是将多路信号组合在一条物理信道 主干Trunk 上进行传输 频分复用 时分复用和波分复用频分复用 所有